Nitrogeni-isoleeritud ringlõigukogumite veateaduste mõistmine ja haldamine

1. Gaasi süsteemi tõrked

Kõige kriitilisem tõrke tüüp keskkonnasõbralikes gaasiga eraldatud ringkõrgpanekutes on seotud gaasi süsteemiga, eelkõige gaasi väljuviku ja rõhkuviku tõrgetega. Nitraaniga eraldatud ringkõrgpanekutes pärineb gaasi väljuvik peamiselt kitsendusmaterjali vananemisest ja tahtritöödefektidest. Statistika näitab, et umbes 65% gaasi väljuviku tõrgetest on seotud O-ringide vananemisega, samas kui 30% pärineb ebapiisaval tahtritööst. Gaasi väljuvik mõjutab mitte ainult eraldusjõudu, vaid võib ka äärmuslikel tingimustel ohuks muutuda. Kui nitraani kontsentratsioon suureneb ja ümbritsevas keskkonnas hapniku tase langeb alla 19,5%, võib toimuma piinamine, mis ohustab töötajate turvalisust.

Rõhkuvikud on teine levinud tõrke tüüp, mida põhjustavad peamiselt magneetventiili reguleerimise tõrked või kitsenduse tõrked. Nitraaniga eraldatud ringkõrgpanekute tööpinnarõhk hoidetakse tavaliselt 0,12–0,13 MPa vahemikus, kusjuures nominatiivne absoluutrõhk ei ületa 0,2 MPa. Kui rõhk langeb alla 90% nominatiivväärtusest (umbes 0,11 MPa), siis süsteemi eraldusjõud lülitub oluliselt alla, mis nõuab viivitamatut täitvat või hooldust. Kõrgepingeimpulssetingimustes näitab nitraani dielektriline jõudlus "kummeli fenomeni", kus rõhu ja eraldusjõudu vaheline suhe on lineaarne ainult ühtlasemas või vähegi mittühtlasemas elektriväljas, mis muudab rõhu reguleerimise keerulisemaks.

Gaasi süsteemi tõrgete lahendamiseks on modernsed keskkonnasõbralikud ringkõrgpanekud tavaliselt varustatud edukaitega gaasi jälgimissüsteemidega, sealhulgas rõhuseirendit, gaasi väljuviku andurite ja niiskuse jälgimismoodulitega. Näiteks võimaldab sidumatu sensortechnoloogia mitmemõõtmelise reaalajas jälgimise soojuse, rõhu, väljuviku ja niiskuse taseme osas gaasis, mis oluliselt parandab tõrketehingu varajarsett. Praktika näitab, et selliste jälgimissüsteemide paigaldamine võib vähendada gaasi väljuviku tõrgete sagedust üle 75% ja pikendada seadme hooldusintervalle 3–5 aastani.

2. Elektrivälja seotud tõrked

Mitteühtlasema elektrivälja leviku põhjustatud osalised laenged ja läbipõletused on teine peamine tõrke tüüp keskkonnasõbralikes gaasiga eraldatud ringkõrgpanekutes. See on peamiselt seotud asjaoluga, et nitraani eraldusjõud on umbes kolmandik SF₆ gaasi omast. Mitteühtlasetes elektriväljades langab nitraani eraldusjõud oluliselt, mis teeb see vastuvõtlikuks laengede tekkele.

Elektrivälja seotud tõrgete konkreetseid näidendeid on laenged vasturi liitmisruuvide kohal, elektrivälja distordeerimine flange ümber ja pinna laenged isolaatorkorpade kohal. Uurimused näitavad, et nende tõrkekohade maksimaalne elektriväljakontsentratsioon võib ulatuda 5,4 kV/mm, mis on palju suurem kui turvalisuse limiidid. Näiteks võib ruuvide peale paigaldatud ekraanidega elektriväljakontsentratsiooni vähendada 2,3 kV/mm-ni, mis oluliselt vähendab laengede riski.

Elektrivälja tõrgete põhjuste hulka kuuluvad peamiselt kolm tegurit: esiteks, nitraani madal eraldusjõud (umbes kolmandik SF₆-st), mis nõuab täpsemat elektrivälja disaini; teiseks, gaaskamberi keeruline sisemine struktuur, mis kergelt tekitab elektriväljakontsentratsioonipunkte; ja kolmandaks, keskkonnasõbralike ringkõrgpanekute kompaktne disain, mis tavaliselt on väiksem faze-kahe faze või maapindade vaheline vahemaa kui traditsioonilistes seadmetes, mis halvendab elektrivälja mitteühtlust. Keskkonnasõbralikes ringkõrgpanekutes on juhete ja faaside või maapindade vaheline õhuvahemaa tavaliselt alla 125 mm, mis on palju väiksem kui SF₆-isolatsiooniga üksuste 350 mm, mis muudab elektrivälja kontrolli eriti oluliseks.

Elektrivälja probleemide lahendamiseks on vaja disaini optimeerimist. Ekvipotentsiaalseid isolatsioonisükke kasutades ja vasturite kuju ning flange disaini optimeerides elektrivälja simulatsiooni abil saab vähendada osaliste laengude riski. Lisaks aitab elektroodide servakatte raadiusi (R nurkad) suurendades ja ringjoonte kasutades elektrivälja mitteühtluse kordaja vähendamist. Tootmise käigus on oluline tagada, et elavate osade ja isolaatorkorpade pinnase elektriväljakontsentratsioon vastaks standardsetele nõuetele, eriti epoksi resini komponentide osaliste laengude kontroll.

3. Soojenemise probleemide põhjustatud tõrked

Kolmas peamine tõrke tüüp, millega silmitseda keskkonnasõbralikes gaasiga eraldatud ringkõrgpanekutes, on soojenemine puuduliku soojaloo tõttu. Nitraani soojalaoomus on oluliselt nõrgem kui SF₆ gaasi, mis on eriti nähtav kõrge ladunal. Kui vool ületab 2100 A, siis nitraaniga eraldatud ringkõrgpanekute soojalaovõime muutub ebasobivaks, mis kergesti viib isolatsioonimaterjali vananemiseni ja ühendustõrgeteni.

Puuduliku soojalao konkreetseid näidendeid on kaablisooste soojenemine, busbaride ühenduste temperatuuri tõus ja isolatsioonimaterjali karboniseerimine. Näiteks tõsine tõrge, kus kaablisooste põles, analüüsitakse ja tuvastatakse, et see põhjustati kombinatsioonina halva paigaldamispraktikaga ja puuduliku soojalaga. Pikaajalises kasutuses viib soojenemine isolatsioonimaterjali jõudluse languse, mis loob kurjategurliku tsükli, mis lõpuks viib lühicircuitide või plahvatuste juurde.

Soojalao probleemide põhjuste hulka kuuluvad peamiselt kolm aspekti: esiteks, nitraani soojalakindlus on ainult veerand SF₆-st, mis tähendab halba soojalakindlust; teiseks, keskkonnasõbralike ringkõrgpanekute kompaktne disain piirab gaaskamberi ruumi, mis takistab looduslikku konvektiivset soojaladust; ja kolmandaks, kõrge ladunal tekkinud soojus on raske efektiivselt laiali saata, mis viib lokalsete temperatuuritõusude juurde.

Viimastel aastatel on ilmunud erinevaid innovaatilisi lahendusi soojalaprobleemide lahendamiseks. Radiatsiooniga soojendava katmise abil saab vähendada ringkõrgpanekute pinnase temperatuuri päeval 30,9°C, mis pakub hea mehaanilisi omadusi, vananemisvastavust ja korrosioonikindlust. Arennetatud intelligentsed külmendus- ja niiskekontrolliseadmed, fännide ja niiskekontrollerite kooskõlastatud tööga, saavad vähendada ringkõrgpanekute temperatuuri 40% ja niiskust 58%, mis efektiivselt lahendab puuduliku soojalao probleeme. Lisaks on tavaline parandusmeetod gaaskamberi ventilatsioonidisaini optimeerimine ja kõrge soojalakindlusega isolatsioonimaterjalide kasutamine.

4. Mehaaniliste komponentide tõrked

Neljas levinud tõrke tüüp keskkonnasõbralikes gaasiga eraldatud ringkõrgpanekutes on mehaaniliste komponentide tõrked, mille hulka kuuluvad peamiselt töörežiimi blokeering, edastusosa sõrmestumine ja kitsenduskomponendid vananemine. Kuigi gaaskamberi sulgitud disain vähendab niiskete keskkondade mõju mehaanilistele komponentidele, võib pikaajaline sulgemine ka viia sissekülmunud niiske kogunemiseni, mis mõjutab töörežiimi usaldusväärsust.

Mehaaniliste tõrgete konkreetseid näidendeid on avamise või sulgemise ebaõnnestumine, keela blokeering ja edastusnõelu sõrmestumine. Näiteks on registreeritud mitmeid töörežiimi blokeeringuid mehaaniliste komponentide vananemise tõttu, mis on tavaliselt seotud pikkaajalistega kasutamiseta või ebapiisava hooldusega. Keskkonnasõbralikes seadmetes võivad mehaanilised tõrked olla seotud ka gaaskamberi kompaktse sisemise ruumi ja kompleksse komponendipaigutusega.

Mehaaniliste komponentide tõrgete lahendamiseks on oluline lubrikantuustrateegiate optimeerimine. Soovitatakse kasutada polüürea-põhiste smeerimaterjale (nt Kl smeer), mis pakuvad häid kõrge- ja madalatemperatuurile (–40°C kuni +120°C), kaarevastandlikkust ja pikka kasutusaega (üle 10 aastat). Lisaks regulaarsele hooldusele (nt smeerimaterjali vahetamine igal 3. aastal) ja sobimatute smeerimaterjalide (nt kaltsium- või naatriumpõhiste smeerimaterjalide) vältimisel on need ka olulised meetmed mehaaniliste tõrgete ennetamiseks.